用于生产发酵产物的方法技术

本发明专利技术涉及用于从含淀粉材料生产发酵产物的方法，其中在液化期间存在和/或添加热稳定性木聚糖酶，该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时对金属离子的抑制具有抗性。粉材料时对金属离子的抑制具有抗性。粉材料时对金属离子的抑制具有抗性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产发酵产物的方法


[0001]本专利技术涉及用于从含淀粉材料生产发酵产物(尤其是乙醇)的方法，其中在存在木聚糖酶的情况下液化含淀粉材料，该木聚糖酶在液化含淀粉材料时对存在的金属离子的抑制具有抗性。
[0002]序列表的引用
[0003]本申请含有计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过引用并入本文。

技术介绍

[0004]从含淀粉材料生产发酵产物(如乙醇)是本领域中熟知的。目前在工业上使用两种不同种类的方法。最常使用的方法通常被称作“传统方法”，包括在高温下典型地使用细菌α
‑
淀粉酶液化经糊化的淀粉，随后在葡糖淀粉酶和发酵生物体的存在下进行同时糖化和发酵。另一种众所周知的方法通常被称作“生淀粉水解
”‑
方法(RSH方法)，包括典型地在至少一种葡糖淀粉酶的存在下在低于初始糊化温度进行颗粒淀粉的同时糖化和发酵。
[0005]尽管在过去几十年中发酵产物生产过程发生了显著改善，但是显著量的残余淀粉材料未被转化为所希望的发酵产物，如乙醇。
[0006]因此，仍然存在对于提供用于从含淀粉材料生产发酵产物(如乙醇)的方法的希望和需求，这些方法可以提供更高的发酵产物得率，或与传统方法相比的其他优点。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及使用发酵生物体从含淀粉材料生产发酵产物(尤其是如乙醇)的方法，其中在存在木聚糖酶的情况下液化含淀粉材料，该木聚糖酶在液化含淀粉材料时对存在的金属离子的抑制具有抗性。本专利技术还涉及用于本专利技术的方法中的组合物。与非抗金属离子抑制木聚糖酶相比，本专利技术的抗金属离子抑制木聚糖酶在水解玉米纤维和释放更多的纤维结合淀粉方面表现出改善的活性。与非抗金属离子抑制木聚糖酶相比，本专利技术的抗金属离子抑制木聚糖酶在完成液化后还产生更大量的短链寡糖，如DP1至DP6寡糖。
[0008]在第一方面，本专利技术涉及用于从含淀粉材料生产发酵产物(优选如乙醇)的方法，该方法包括以下步骤：
[0009]i)在高于初始糊化温度的温度(优选在80℃至90℃之间)，使用以下液化含淀粉材料：
[0010]‑
α
‑
淀粉酶，如细菌α
‑
淀粉酶；
[0011]‑
木聚糖酶，其在液化含淀粉材料时对金属离子的抑制具有抗性，并且还具有大于80℃的熔点(DSC)；
[0012]‑
任选地，具有大于70℃熔点(DSC)的内切葡聚糖酶；
[0013]ii)使用产碳水化合物源的酶进行糖化；
[0014]iii)使用发酵生物体进行发酵。
[0015]在一个优选的实施例中，木聚糖酶(尤其是来自热袍菌属的木聚糖酶)优选具有大
于82℃，如大于84℃、如大于86℃、如大于88℃、如大于88℃、如大于90℃、如大于92℃、如大于94℃、如大于96℃、如大于98℃、如大于100℃、如在80℃和110℃之间、如在82℃和110℃之间、如在84℃和110℃之间的熔点(DSC)。
[0016]合适的热稳定性木聚糖酶的实例，特别是来自热袍菌属的木聚糖酶的实例包括本文SEQ ID NO:2中所示的木聚糖酶，例如源自海栖热袍菌(Thermotoga maritima)的菌株；本文SEQ ID NO:3中所示的木聚糖酶，例如源自那不勒斯栖热袍菌(Thermotoga neapolitana)的菌株；本文SEQ ID NO:4中所示的木聚糖酶，例如源自嗜萘热袍菌(Thermotoga naphthophila)的菌株；或分别与本文SEQ ID NO:2、3和4的任何多肽的成熟部分具有至少60％，如至少70％、如至少75％同一性、至少76％同一性、至少77％同一性、至少78％同一性、至少79％同一性、优选至少80％、至少81％同一性、至少82％同一性、至少83％同一性、至少84％同一性、更优选至少85％同一性、至少86％同一性、至少87％同一性、至少88％同一性、至少89％同一性、更优选至少90％同一性、更优选至少91％同一性、更优选至少92％同一性、至少93％同一性、至少94％同一性或至少95％同一性、如至少96％同一性、至少97％同一性、至少98％同一性、至少99％同一性、如100％同一性的多肽。
[0017]在另一个方面，本专利技术涉及组合物，该组合物包含：
‑
α
‑
淀粉酶；
‑
抗金属离子抑制木聚糖酶，其具有大于80℃、优选大于85℃、尤其是大于90℃、特别是大于95℃的熔点(DSC)；
‑
任选地，内切葡聚糖酶；
‑
任选地，蛋白酶；
‑
任选地，产碳水化合物源的酶。
[0018]其他酶(如普鲁兰酶和植酸酶)也可以包含在本专利技术的组合物中。
[0019]在一个优选的实施例中，本专利技术的组合物包含
‑
α
‑
淀粉酶，优选细菌α
‑
淀粉酶；
‑
抗金属离子抑制木聚糖酶，其具有大于80℃、优选大于85℃、尤其是大于90℃、特别是大于95℃的熔点(DSC)；
‑
蛋白酶，其具有大于80℃、优选大于85℃、尤其是大于90℃、特别是大于95℃的熔点(DSC)。
[0020]在一个优选的实施例中，本专利技术的组合物包含
‑
α
‑
淀粉酶，优选热稳定性细菌α
‑
淀粉酶；
‑
热稳定性抗金属离子抑制木聚糖酶，其具有大于80℃、优选大于85℃、尤其是大于90℃、特别是大于95℃的熔点(DSC)；以及
‑
热稳定性蛋白酶，其具有大于80℃、优选地大于85℃、尤其是大于90℃、特别是大于95℃的熔点(DSC)。
附图说明
[0021]图1是显示本专利技术的示例性抗金属离子抑制木聚糖酶，例如Tm木聚糖酶(SEQ ID NO:2)的最适温度的图。
[0022]图2是显示本专利技术的示例性抗金属离子抑制木聚糖酶，例如Tm木聚糖酶(SEQ ID NO:2)的温度稳定性的图。
具体实施方式
[0023]专利技术人已经发现，某些热稳定性木聚糖酶，如SEQ ID NO:1的嗜热网球菌(Dictyoglomus thermophilum)木聚糖酶被金属离子显著抑制，与之相反的是，某些热稳定性木聚糖酶(如来自热袍菌属的木聚糖酶，比如SEQ ID NO:2的海栖热袍菌木聚糖酶)表现出对金属离子抑制的抗性。令人惊讶的是，专利技术人出乎意料地发现，尽管通常在液化的玉米醪中发现的平均浓度的铁(Fe)离子、锌(Zn)离子和铜(Cu)离子存在的情况下，SEQ ID NO:1
的嗜热网球菌木聚糖酶的相对活性减少了40％至80％，但来自热袍菌属的木聚糖酶，比如SEQ ID NO:2的海栖热袍菌木聚糖酶，在液化的玉米醪中存在平均浓度的铜离子的情况下保留了其相对活性的86％，在液化的玉米醪中存在平均浓度的铁离子的情况下保留了其相对活性的73％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从含淀粉材料生产发酵产物的方法，该方法包括以下步骤：i)在存在热稳定性木聚糖酶的情况下，在大于初始糊化温度的温度下液化含淀粉材料，该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时对金属离子的抑制具有抗性；ii)使用产碳水化合物源的酶进行糖化；以及iii)使用发酵生物体进行发酵以生产该发酵产物。2.如权利要求1所述的方法，其中与不存在该木聚糖酶的情况下在液化步骤i)结束时存在的残余淀粉的量相比，在液化步骤i)结束时存在的残余淀粉的量减少。3.如权利要求1所述的方法，其中与不存在该木聚糖酶的情况下在液化步骤i)结束时的短链寡糖的量相比，在液化步骤i)结束时存在的短链寡糖的量增加。4.一种用于减少在液化物中存在的残余淀粉的量的方法，该方法包括：i)用热稳定性木聚糖酶液化含淀粉材料以生产液化物，该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时对金属离子的抑制具有抗性，其中与不用该热稳定性木聚糖酶生产的液化物相比或与在液化含淀粉材料中使用对金属离子的抑制不具有抗性或具有较小抗性的热稳定性木聚糖酶时生产的液化物相比，该液化物具有减少量的残余淀粉；任选地，ii)使用产碳水化合物源的酶进行糖化；以及任选地，iii)使用发酵生物体进行发酵以生产该发酵产物。5.一种用于增加在液化物中存在的短链寡糖的量的方法，该方法包括：i)用热稳定性木聚糖酶液化含淀粉材料以生产液化物，该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时对金属离子的抑制具有抗性，其中与不用该热稳定性木聚糖酶生产的液化物相比或与在液化含淀粉材料中使用对金属离子的抑制不具有抗性或具有较小抗性的热稳定性木聚糖酶时生产的液化物相比，该液化物具有增加量的短链寡糖；任选地，ii)使用产碳水化合物源的酶进行糖化；以及任选地，iii)使用发酵生物体进行发酵以生产该发酵产物。6.如权利要求4或5所述的方法，该方法进一步包括ii)使用产碳水化合物源的酶进行糖化；以及任选地，iii)使用发酵生物体进行发酵以生产该发酵产物。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶源自热袍菌属的菌株。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶与本文SEQ ID NO:2的多肽的成熟部分具有至少60％，如至少70％、如至少75％同一性、至少76％同一性、至少77％同一性、至少78％同一性、至少79％同一性、优选至少80％、至少81％同一性、至少82％同一性、至少83％同一性、至少84％同一性、更优选至少85％同一性、至少86％同一性、至少87％同一性、至少88％同一性、至少89％同一性、更优选至少90％同一性、更优选至少91％同一性、更优选至少92％同一性、至少93％同一性、至少94％同一性或至少95％同一性、如至少96％同一性、至少97％同一性、至少98％同一性、至少99％同一性、如100％同一性，优选源自热袍菌属的菌株，如海栖热袍菌的菌株。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶与本文SEQ ID NO:3的多肽的成熟部分具有至少60％，如至少70％、如至少75％同一性、至少76％同一性、至少77％同一性、至少78％同一性、至少79％同一性、优选至少80％、至少81％同一性、至少82％同一性、至少83％同一性、至少84％同一性、更优选至少85％同一性、至少86％同一性、至少
87％同一性、至少88％同一性、至少89％同一性、更优选至少90％同一性、更优选至少91％同一性、更优选至少92％同一性、至少93％同一性、至少94％同一性或至少95％同一性、如至少96％同一性、至少97％同一性、至少98％同一性、至少99％同一性、如100％同一性，优选源自热袍菌属的菌株，如那不勒斯栖热袍菌的菌株。10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶与本文SEQ ID NO:4的多肽的成熟部分具有至少60％，如至少70％、如至少75％同一性、至少76％同一性、至少77％同一性、至少78％同一性、至少79％同一性、优选至少80％、至少81％同一性、至少82％同一性、至少83％同一性、至少84％同一性、更优选至少85％同一性、至少86％同一性、至少87％同一性、至少88％同一性、至少89％同一性、更优选至少90％同一性、更优选至少91％同一性、更优选至少92％同一性、至少93％同一性、至少94％同一性或至少95％同一性、如至少96％同一性、至少97％同一性、至少98％同一性、至少99％同一性、如100％同一性，优选源自热袍菌属的菌株，如嗜萘热袍菌的菌株。11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶具有大于82℃，如大于84℃、如大于86℃、如大于88℃、如大于90℃、如大于92℃、如大于94℃、如大于96℃、如大于98℃、如大于100℃、如在80℃和110℃之间、如在82℃和110℃之间、如在84℃和110℃之间的熔点(DSC)。12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中该含淀粉材料是玉米，以及在液化含淀粉材料时金属离子是铜离子、铁离子和锌离子。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中在液化含淀粉材料时对金属离子抑制的抗性是在液化含淀粉材料时在存在平均浓度的该金属离子的情况下保留该木聚糖酶的相对活性的至少60％、至少65％、至少70％、至少71％、至少72％、至少73％、至少74％、至少75％、至少76％、至少77％、至少78％、至少79％、至少80％、至少81％、至少82％、至少83％、至少84％、至少85％、至少86％、至少87％、至少88％、至少89％、至少90％、至少91％至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％或至少98％。14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时在存在铜离子的情况下保留其相对活性的至少80％。15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时在存在铁离子的情况下保留其相对活性的至少70％。16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中该热稳定性木聚糖酶在液化含淀粉材料时在存在锌离子的情况下保留其相对活性的至少95％。17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中在液化含淀粉材料时存在的金属离子的平均浓度为0.012mM至0.15mM。18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中该玉米中存在的铜离子的平均浓度为0.012mM。19.如权利要求1至18中任一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋子良，仓方悠马，B，
申请(专利权)人：诺维信公司，
类型：发明
国别省市：